Tính toán kết cấu thiết kế móng cọc khoan nhồi

CHƯƠNG 8 TÍNH MÓNG CỌC KHOAN NHỒI I.CHỌN KÍCH THƯỚC CỌC: I.1.Chọn vật liệu và kích thước cọc: - Chọn cọc có đường kính D = 800 cm. Mũi cọc cắm vào lớp đất thứ 3 ở độ sâu -36.5 m so với mặt đất tự nhiên. -Diện tích ngang của cọc: F = = 0.502 m2 - Cọc ngàm vào đài 60 cm. - Đáy đài đặt tại cốt -3m. -Trọng lượng 1 cọc : Gc = 2.5x0.502x33 = 4140 kN I.2.Xác định sức chịu tải của cọc : I.2.1.Xác định sức chịu tải của cọc theo chỉ tiêu cơ lý của đất nền (theo phụ lục A – TCXD 205 : 1998) -Sức chịu tải cho phép của cọc đơn theo đất nền: trong đó: . Qtc: sức chịu tải tiêu chuẩn, tính toán theo đất nền của cọc đơn; . ktc: hệ số an toàn, lấy bằng 1.4. -Sức chịu tải tiêu chuẩn của cọc đơn theo đất nền: trong đó: . m – hệ số điều kiện làm việc, m = 1 . mR – hệ số điều kiện làm việc của đất dưới mũi cọc, mR = 1; . qP – cường độ chịu tải của đất dưới mũi cọc, mũi cọc đặt vào trong lớp đất cát mịn lẩn sét, chặt vừa. Với chiều sâu mũi cọc z = 35 m (so với mặt đất tính toán), giá trị qP được xác định theo công thức ( A.8 )- TCXD 205 : 1998 qp = 0.75b(gIdpA0k + agtbLB0k) Với: b, Ako, a, Bko: hệ số không thứ nguyên lấy theo bảng A.6 (TCXD 205-1998) phụ thuộc vào góc ma sát trong của lớp đất dưới mũi cọc. gI(T/m3) : giá trị của trọng lượng thể tích đất ở dưới mũi cọc gtb (T/m3) : giá trị trung bình của trọng lượng thể tích đất trên mũi cọc dp : đường kính cọc nhồi dP = 0.8m L: chiều dài cọc trong đất =>qp= 1674.7kN/m2 . AP – diện tích mũi cọc, AP = 0.502 m2; . u – chu vi ngoài của tiết diện ngang của cọc, u = p´D = 2.512 m; . mfi – hệ số điều kiện làm việc của đất ở mặt bên của cọc, theo Bảng A.5 Phụ Lục A - TCXD 205 : 1998. Giá trị mfi được xác định theo bảng; . - chiều dày của lớp đất thứ i (được chia) tiếp xúc với mặt bên cọc; . - ma sát bên của lớp đất thứ i được chia (m) ở mặt bên của cọc, giá trị tra theo Bảng A.2 Phụ Lục A - TCXD 205 : 1998. Lớp Độ sâu i li fsi mf mfilifsi 1 9.75 6.5 6 1 39 2 14.2 1.9 21.4 1 40.66 3 17.2 3.8 76.2 1 289.56 4 19.5 1 78 1 78 5 28 17 41 1 78 734.22 -Vậy sức chịu tải của đất nền: Qtc =1(1x1674.5 x0.502 + 2.512x734.22) = 2791 kN -Sức chịu tải cho phép của cọc theo đất nền: Qa = = 1994.4 kN I.2.2.Theo cường độ đất nền Theo TCXD 205-1998 sức chịu tải của cọc bao gồm 2 thành phần: ma sát bên và sức chống dưới mũi cọc hoặc Qu = Qp + Qs = Ap .qp + As.fs Do cọc đi qua nhiều lớp đất nên Qu = Ap.qp + u trong đó: . FS - hệ số an toàn chung ( FS = 2 3,0 ); . FSs - hệ số an toàn dọc thân cọc (FSs = 1.5 2) ; . FSp - hệ số an toàn ở mũi cọc (FSp = 2 3). . Qu - sức chịu tải cực hạn của cọc; . Qs - sức chịu tải cực hạn do ma sát bên; . Qp - sức chịu tải cực hạn do mũi cọc; . fs - ma sát bên đơn vị giữa cọc và đất; . qp - cường độ chịu tải của đất ở mũi cọc; . As - diện tích của mặt bên cọc; . Ap - diện tích tiết diện mũi cọc; . fsi - ma sát bên tại lớp đất thứ i; . li - chiều dày của lớp đất thứ i; . u - chu vi cọc. Ma sát trên đơn vị diện tích mặt bên của cọc fs tính theo công thức sau: Trong đó: . - Lực dính giữa thân cọc và đất ; . - Góc ma sát giữa cọc và đất nền ; . - Ưùng suất hữu hiệu theo phương thẳng đứng do trọng lượng bản thân cột đất (có xét đến đẩy nổi khi lớp đất nằm dưới mực nước ngầm) . KS - hệ số áp lực ngang trong đất, . Lớp Độ sâu i li g' sv'(KN/m2) ci(KN/m2) ji fsi(KN/m2) 1 9.75 6.5 47 64.8 32 9.87 98.7 2 14.2 1.9 70 14.6 8.25 23.55 235.5 3 17.2 3.8 97 22.4 12 43.90 439.0 4 19.5 1 121 211.2 12.24 484.4 484.4 5 24 8 160 128 10 43.71 437.1 li*fsi(KN/m2)= 6738.4 trong đó: . g - dung trọng đất nền dưới mũi cọc (KN/m3); . Zm - độ sâu mũi cọc (m); . c - lực dính đất nền dưới mũi cọc (KN/m2); . Nc, Nq, Ng - hệ số sức chịu tải phụ thuộc chủ yếu vào góc ma sát trong j và hình dạng mũi cọc tra bảng hệ số chịu tải Terzaghi j =1.2.50 Þ Þ qp = 16*31+9.01*28*4 = 1360.96 (kN/m2) Sức chịu tải cho phép: = 2675 kN = 1994.5kN II.TÍNH MÓNG Chọn chiều cao đài hđ = 2m. II.2.Móng M1 Vì nội lực trong móng cột C lớn nhất nên chọn cột C làm cột điển hình để tính móng M1. -Bảng tổng hợp nội lực đã tính ở phần móng cọc: Nội lực Tải Tính toán Tải Tiêu chuẩn N(KN) 5635.85 4900.74 Q(KN) 103.87 90.32 M(KNm) 447.43 389.07 Trong đó : II.2.1.Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: Aùp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 346kN/m2 Aùp lực nén lên bệ: Pttc = Ptt - ghđ1,1 = 346 – 25 x 2 x 1.1 = 291 (kN/m2) Với : hđ:chiều cao đài g: trọng lượng riêng của bê tông Diện tích sơ bộ đế đài: Fđ = = = 20.5 m2 Trọng lượng của đài : Nđtt = nFđhđg = 1.1 x 20.5 x 2 x 25 = 1128 kN Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 5635.85 + 1128 = 6763.85 KN II.2.2.Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ m = 1.2x = 4.12 cọc Chọn nc = 5cọc II.2.3.Cấu tạo đài cọc: Kích thước đài cọc là a ´ b: b = 2.8 + 2 x0.8 = 4.6 m a = 3 + 2x0.8 =4.8 m Diện tích đế đài thực tế: F’đ = 4.6 x 4.8 = 22.08 m2 Trọng lượng tính toán của đài : Nttđ = nF’đhg = 1.1 ´ 22.08 ´ 2´ 2.5 = 1478.5 kN Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài: Ntt = Ntt0 +Nttđ = 5635.85+1478.5=7114.25 KN Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = Mtt0 + Qtt0´hđ = 447.43 + 103.87x2 = 655.17 kNm Lực truyền xuống các cọc dãy biên: = Với = 4 x1.62 = 10.24 m ÞPmax = 1925.65kN Pmin = 13678kN Ptb = 1714.23 kN Ở đây Pttmax = 1925.6 < Pc = 1994.5kN thỏa mãn điều kiện cọc truyền xuống cọc dãy biên. Pmin = 135.9.2 kN > 0 không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. II.2.4.Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng: Xác định kích thước khối móng qui ước: Chiều dài của đáy móng khối quy ước: Lm = a -d + 2tgµ = 5.6 - 0.8 + 2 ´ ´ tg300 = 12.8 m Bề rộng của khối móng quy ước: Bm = b -d + 2tgµ = 4.8 - 0.8 + 2 ´ ´ tg300 = 11.7 m Với L1 : chiều sâu của đoạn cọc cắm vào lớp đất tốt. ÞFm = Bm ´ Lm = 11.7 x12.8= 136.9 m2 Chiều cao khối móng quy ước Hm = 35 m e = = 0.0446 m Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = Þstcmax = 482 KN/m2 Þstcmin = 460 KN/m2 Þstctb = 471 KN/m2 Cường độ tính toán của đất nền ở đáy khối quy ước: Rtcm = Trong đó: m1.m2 = 1,2 ´ 1,3 (m2 nội suy khi = 1,302) Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. gII = 9.01 kN/m3 g’II = = = 8.27kN/m3 ÞRtc = = 2643kN/m2 1.2Rtc = 1.2 ´ 2643 =3171.6 kN/m2 Thỏa mãn điều kiện: stcmax < 1.2Rtc stctb < Rtc Kết luận: Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới móng cọc ( tức là dưới móng khối qui ước ) theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính. II.2.5.Tính lún: Ứng suất bản thân của đất: + Tại đáy khối qui ước : sbtz=32.5m = 187.2 + 20 x(1.99 -1) = 385.2 (KN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối quy ước: sglz=0 = stctb - sbtz=32.5m= 471 + 385.2 = 858 (KN/m2) Chia nền đất dưới khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng Bm/5= 11.7/5 =2.34 m. Điểm Z(m) Lm/Bm 2Z/Bm K0 sbtZ KN/m2 sglZi KN/m2 1 0 1.3 0.256 0.94 498.83 183.9 2 1 1.3 0.512 0.75 516.66 147 3 2 1.3 0.77 0.55 534.49 107.8 4 3 1.3 10.26 0.397 552.23 77.48 Chiều sâu chịu nén cực hạn dưới đáy móng kết thúc tại độ sâu 4 m ( dưới đáy móng khối qui ước ) có: sglZ = 77.48 kN/m2 < 0.2sbtZ = 0.2 ´ 552.23 = 110.46 KN/m2 Vậy Hcn = 4m. Độ lún của móng cọc : S = Với p1i = p2i = p1i + Aùp lực p (daN/cm2) 0 0,5 1 2 4 Hệ số rỗng e 0,622 0,605 0,589 0,574 0,558 MĐTT Lớp phân tố Chiều dày (cm) p1i (kN/m2) e1i p2i (kN/m2) e2i Si (cm) 1 100 283,35 0,567 431,70 0,555 0,855 2 100 293,25 0,566 427,45 0,556 0,768 3 100 305,15 0,566 411,55 0,557 0,606 4 100 316,05 0,565 395,90 0,558 0,449 3,013 Như vậy độ lún dự báo của móng thõa mãn điều kiện cho phép: S = 3.013 cm < Sgh = 8 cm. II.2.6.Tính toán độ bền và cấu tạo đài cọc II.2.6.1.Kiểm tra chọc thủng Vì đài cọc cao 2m nên với chiều cao của đài như vậy thì tháp chọc thủng 450 từ chân cột trùm ra ngoài các tim cọc nên không cần phải kiểm tra điều kiện chọc thủng. II.2.6.2.Tính thép cho đài cọc -Theo kết quả tính toán ở trên ta có: Pmax = 1925.65kN Pmin = 13678kN Ptb = 1714.23 kN - Dùng bêtong Mác 300, cốt thép CII. -Thép đặt cho đài cọc để chịu mômen uốn. Người ta coi cánh đài được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm qua chân cột. Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I: MI = SPiri Trong đó : ri : Khoảng cách từ mặt ngàm đến tim cọc thứ i. Pi : Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài. MI = 1.25x2x153.1 = 382.75 KNm Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu MI = = 86.1 cm2 Chọn 28F20 với Fa = 87.97 cm2 , a = 170 mm Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II: MII = SPiri Trong đó : ri : Khoảng cách từ mặt ngàm II-II đến tim cọc thứ i. Pi : Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài. MII = 1.3x(135.9 + 153.1 )= 375.7 KNm Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu MII = = 85.4 cm2 Chọn 28F20 với Fa = 87.97 cm2 , a = 170 mm II.1.Móng M2 Vì nội lực trong móng cột E lớn nhất nên chọn cột E làm cột điển hình để tính móng M2. Bảng tổng hợp nội lực đã tính ở phần móng cọc: Nội lực Tải Tính toán Tải Tiêu chuẩn N(KN) 4000.9 3479.3 Q(KN) 53.34 46.38 M(KN.m) 220.7 191.95 Trong đó : II.1.1.Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: Aùp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 346 kN/m2 Aùp lực nén lên bệ: Pttc = Ptt - ghđ1,1 = 346.5 – 5 x 2 x 1.1 = 291 (kN/m2) Với : hđ:chiều cao đài g: trọng lượng riêng của bê tông Diện tích sơ bộ đế đài: Fđ = = = 13.74 m2 Trọng lượng của đài : Nđtt = nFđhđg = 1.1 x 8.14 x 2 x 25 = 447.7 (kN) Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 4000.9 + 447.7 = 4448.6 (kN) II.1.2.Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ m = 1.6x = 3.38 cọc Chọn nc = 4 cọc II.1.3.Cấu tạo đài cọc: Kích thước đài cọc là a ´ b: b = 2.4 + 2 x0.8 = 4 m a = 3 x0.8 + 2 x0.8 = 4.2 m Diện tích đế đài thực tế: F’đ = 4 x 4.2 = 16.8 m2 Trọng lượng tính toán của đài : Nttđ = nF’đhg = 1.1 ´ 16.8 ´ 2´ 25 = 880 KN Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài: Ntt = Ntt0 +Nttđ =4000.9 + 880 = 4880.9 KN Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = Mtt0 + Qtt0´hđ = 220.7+ 53.34´ 2 = 384.28 kNm Lực truyền xuống các cọc dãy biên: = Với = 4 x 1.22 = 5.76 m ÞPmax = 1323.6kN Pmin = 1163.23kN Ptb = 1240.6kN Ở đây Pttmax +Gc = 1323 + 414 = 1737 kN< Pc = 1994.5kN thỏa mãn điều kiện cọc truyền xuống cọc dãy biên. Pmin = 1243.23 kN > 0 không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. II.1.4.Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng: Xác định kích thước khối móng qui ước: Chiều dài của đáy móng khối quy ước: Lm = a -d + 2tgµ = 4.8 - 0.8 + 2 ´ ´ tg300 = 11.6 m Bề rộng của khối móng quy ước: Bm = b -d + 2tgµ = 4 - 0.8 + 2 ´ ´ tg300 = 11 m Với L1 : chiều sâu của đoạn cọc cắm vào lớp đất 3. ÞFm = Bm ´ Lm = 11 x 11.6 = 127.6 m2 Chiều cao khối móng quy ước Hm = 35 m Trọng lượng trong phạm vi từ đế đài trở lên: = 127.6 x 2 x 2 = 510.4kN Trọng lượng của cọc: Gcọc =4g.Lcọc.Fcọc = 4 x 25 x 33 x 0.502 = 1657 kN Trọng lượng lớp đất 2 trong phạm vi từ đáy đài đến đáy lớp 2 : G2 = ( 121 – 0.502x4 )x1.44 x13 = 2227.5 kN Trọng lượng lớp đất 3 trong phạm vi từ đáy khối qui ước đến đáy lớp 2 : G2 = ( 121 – 0.502x4 )x(1.99 – 1)x20 = 2356 kN Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước: = 2369 + 484 + 165.7 + 2227.5 + 2356 = 5589.2kN Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy móng khối quy ước: Mtc = Mtc0 + Qtc ´ 35 = 21.527 + 5.935 ´ 35 = 2293.4kNm Độ lệch tâm: e = = 0.041 m Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = Þstcmax = 472.1kN/m2 Þstcmin = 452.2kN/m2 Þstctb = 462.3 kN/m2 Cường độ tính toán của đất nền ở đáy khối quy ước: Rtcm = Trong đó: m1.m2 = 1.2 ´ 1.3 (m2 nội suy khi = 1.302) Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. jII = 310 tra bảng 2-1 trang 64 sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”. Þ gII = 19.01 kN/m3 g’II = = = 17.72 kN/m3 ÞRtc = = 2826kN/m2 1.2Rtc = 1.2 ´ 282.6 = 3391 kN/m2 Thỏa mãn điều kiện: stcmax < 1.2Rtc stctb < Rtc Kết luận: Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới móng cọc ( tức là dưới móng khối qui ước ) theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính. II.1.5.Tính lún: Ứng suất bản thân của đất: + Tại đáy khối qui ước : sbtz=28.5m = 478 (kN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối quy ước: sglz=0 = 182 (kN/m2) Chia nền đất dưới khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng 1 Điểm Z(m) Lm/Bm 2Z/Bm K0 sbtZ kN/m2 sglZi kN/m2 1 1 1.3 0.256 0.94 478.83 183.9 2 2 1.3 0.512 0.75 496.66 147 3 3 1.3 0.77 0.55 514 107.8 4 4 1.3 1.026 0.397 532 84.7 5 5 1.3 2.154 0.245 554 76.2 Chiều sâu chịu nén cực hạn dưới đáy móng kết thúc tại độ sâu 5 m ( dưới đáy móng khối qui ước ) có: sglZ = 76.2kN/m2 < 0.2sbtZ = 0.2 ´ 554 = 110.8kNT/m2 Vậy Hcn = 5 m. II.1.6.1.Kiểm tra chọc thủng Vì đài cọc cao 2m nên với chiều cao của đài như vậy thì tháp chọc thủng 450 từ chân cột trùm ra ngoài các tim cọc nên không cần phải kiểm tra điều kiện chọc thủng. II.1.6.2.Tính thép cho đài cọc -Theo kết quả tính toán ở trên ta có: Pmax = 1323.6kN Pmin = 1163.23kN Ptb = 1240.6kN - Dùng bêtong Mác 250, cốt thép CII. -Thép đặt cho đài cọc để chịu mômen uốn. Người ta coi cánh đài được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm qua chân cột. Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I: MI = SPiri Trong đó : ri : Khoảng cách từ mặt ngàm đến tim cọc thứ i. Pi : Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài. MI = 0.9x2x132.3 = 2381.4 KNm Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu MI = = 53.6 cm2 Chọn 24F18 với Fa = 55.99 cm2 , a = 180 mm Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II: MII = SPiri Trong đó : ri : Khoảng cách từ mặt ngàm II-II đến tim cọc thứ i. Pi : Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài. MII = 0.925x(116.3 + 132.3 )= 2299.6 KNm Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu MII = = 52.3 cm2 Chọn 22F18 với Fa = 55.99 cm2 , a = 180 mm II.1.Móng M3 Vì nội lực trong móng cột E lớn nhất nên chọn cột E làm cột điển hình để tính móng M2. Bảng tổng hợp nội lực đã tính ở phần móng cọc: Nội lực Tải Tính toán Tải Tiêu chuẩn N(KN) 2310 2009.3 Q(KN) 53.34 46.38 M(KN.m) 220.7 191.95 Trong đó : II.1.1.Xác định sơ bộ kích thước đài cọc: Aùp lực tính toán giả định tác dụng lên đế đài do phản lực đầu cọc gây ra: Ptt = = = 346 kN/m2 Aùp lực nén lên bệ: Pttc = Ptt - ghđ1,1 = 346.5 – 5 x 2 x 1.1 = 291 (kN/m2) Với : hđ:chiều cao đài g: trọng lượng riêng của bê tông Diện tích sơ bộ đế đài: Fđ = = = 13.74 m2 Trọng lượng của đài : Nđtt = nFđhđg = 1.1 x 8.14 x 2 x 25 = 447.7 (kN) Lực dọc tính toán xác định đến cốt đế đài: Ntt = Ntt0 + Nttđ = 4000.9 + 447.7 = 4448.6 (kN) II.1.2.Số lượng cọc sơ bộ: nc ³ m = 1.6x = 3.38 cọc Chọn nc = 4 cọc II.1.3.Cấu tạo đài cọc: Diện tích đế đài thực tế: F’đ = 1.3 x 2.8+0.5X(1.6+2.8)X1.5 = 6.94 m2 Trọng lượng tính toán của đài : Nttđ = nF’đhg = 1.1 ´ 6.94 ´ 2´ 25 = 880 KN Lực dọc tính toán xác định đến cốt đáy đài: Ntt = Ntt0 +Nttđ =4000.9 + 880 = 4880.9 KN Moment tính toán xác định tương ứng với trọng tâm tiết diện các cọc tại đế đài: Mtt = Mtt0 + Qtt0´hđ = 220.7+ 53.34´ 2 = 384.28 kNm Lực truyền xuống các cọc dãy biên: = Với = 4 x 1.22 = 5.76 m ÞPmax = 1323.6kN Pmin = 1163.23kN Ptb = 1240.6kN Ở đây Pttmax +Gc = 1323 + 414 = 1737 kN< Pc = 1994.5kN thỏa mãn điều kiện cọc truyền xuống cọc dãy biên. Pmin = 1243.23 kN > 0 không phải kiểm tra theo điều kiện chống nhổ. II.1.4.Kiểm tra nền móng cọc ma sát theo điều kiện biến dạng: Xác định kích thước khối móng qui ước: Chiều dài của đáy móng khối quy ước: Lm = a -d + 2tgµ = 4.8 - 0.8 + 2 ´ ´ tg300 = 11.6 m Bề rộng của khối móng quy ước: Bm = b -d + 2tgµ = 4 - 0.8 + 2 ´ ´ tg300 = 11 m Với L1 : chiều sâu của đoạn cọc cắm vào lớp đất 3. ÞFm = Bm ´ Lm = 11 x 11.6 = 127.6 m2 Chiều cao khối móng quy ước Hm = 35 m Trọng lượng trong phạm vi từ đế đài trở lên: = 127.6 x 2 x 2 = 510.4kN Trọng lượng của cọc: Gcọc =4g.Lcọc.Fcọc = 4 x 25 x 33 x 0.502 = 1657 kN Trọng lượng lớp đất 2 trong phạm vi từ đáy đài đến đáy lớp 2 : G2 = ( 121 – 0.502x4 )x1.44 x13 = 2227.5 kN Trọng lượng lớp đất 3 trong phạm vi từ đáy khối qui ước đến đáy lớp 2 : G2 = ( 121 – 0.502x4 )x(1.99 – 1)x20 = 2356 kN Trị tiêu chuẩn lực dọc xác định đến đáy khối móng quy ước: = 2369 + 484 + 165.7 + 2227.5 + 2356 = 5589.2kN Moment tiêu chuẩn tương ứng trọng tâm đáy móng khối quy ước: Mtc = Mtc0 + Qtc ´ 35 = 21.527 + 5.935 ´ 35 = 2293.4kNm Độ lệch tâm: e = = 0.041 m Aùp lực tiêu chuẩn ở đáy khối quy ước: = Þstcmax = 472.1kN/m2 Þstcmin = 452.2kN/m2 Þstctb = 462.3 kN/m2 Cường độ tính toán của đất nền ở đáy khối quy ước: Rtcm = Trong đó: m1.m2 = 1.2 ´ 1.3 (m2 nội suy khi = 1.302) Ktc =1 vì các chỉ tiêu cơ lý của đất lấy theo số liệu thí nghiệm trực tiếp đối với đất. jII = 310 tra bảng 2-1 trang 64 sách “Nền Và Móng Các Công Trình Dân Dụng Và Công Nghiệp” của tác giả “GSTS. Nguyễn Văn Quảng”. Þ gII = 19.01 kN/m3 g’II = = = 17.72 kN/m3 ÞRtc = = 2826kN/m2 1.2Rtc = 1.2 ´ 282.6 = 3391 kN/m2 Thỏa mãn điều kiện: stcmax < 1.2Rtc stctb < Rtc Kết luận: Do đó có thể tính toán độ lún của nền đất dưới móng cọc ( tức là dưới móng khối qui ước ) theo quan niệm nền biến dạng đàn hồi tuyến tính. II.1.5.Tính lún: Ứng suất bản thân của đất: + Tại đáy khối qui ước : sbtz=28.5m = 478 (kN/m2) + Ứng suất gây lún ở đáy khối quy ước: sglz=0 = 182 (kN/m2) Chia nền đất dưới khối móng quy ước thành các lớp bằng nhau và bằng 1 Điểm Z(m) Lm/Bm 2Z/Bm K0 sbtZ kN/m2 sglZi kN/m2 1 1 1.3 0.256 0.94 478.83 183.9 2 2 1.3 0.512 0.75 496.66 147 3 3 1.3 0.77 0.55 514 107.8 4 4 1.3 1.026 0.397 532 84.7 5 5 1.3 2.154 0.245 554 76.2 Chiều sâu chịu nén cực hạn dưới đáy móng kết thúc tại độ sâu 5 m ( dưới đáy móng khối qui ước ) có: sglZ = 76.2kN/m2 < 0.2sbtZ = 0.2 ´ 554 = 110.8kNT/m2 Vậy Hcn = 5 m. II.1.6.1.Kiểm tra chọc thủng Vì đài cọc cao 2m nên với chiều cao của đài như vậy thì tháp chọc thủng 450 từ chân cột trùm ra ngoài các tim cọc nên không cần phải kiểm tra điều kiện chọc thủng. II.1.6.2.Tính thép cho đài cọc -Theo kết quả tính toán ở trên ta có: Pmax = 1323.6kN Pmin = 1163.23kN Ptb = 1240.6kN - Dùng bêtong Mác 250, cốt thép CII. -Thép đặt cho đài cọc để chịu mômen uốn. Người ta coi cánh đài được ngàm vào các tiết diện đi qua chân cột và bị uốn bởi phản lực các đầu cọc nằm ngoài mặt ngàm qua chân cột. Mômen tương ứng với mặt ngàm I-I: MI = SPiri Trong đó : ri : Khoảng cách từ mặt ngàm đến tim cọc thứ i. Pi : Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài. MI = 0.9x2x132.3 = 2381.4 KNm Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu MI = = 53.6 cm2 Chọn 24F18 với Fa = 55.99 cm2 , a = 180 mm Mômen tương ứng với mặt ngàm II-II: MII = SPiri Trong đó : ri : Khoảng cách từ mặt ngàm II-II đến tim cọc thứ i. Pi : Phản lực đầu cọc thứ i tác dụng lên đáy đài. MII = 0.925x(116.3 + 132.3 )= 2299.6 KNm Diện tích tiết diện ngang cốt thép chịu MII = = 52.3 cm2 *SO SÁNH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN MÓNG I. MÓNG CỌC ÉP BTCT: Ưu điểm: Cọc ép bằng BTCT được thiết kế chủ yếu cho các công trình dân dụng và công nghiệp. Đối với việc xây dựng nhà tương đối cao tầng khả năng áp dụng cọc ép tương đối phổ biến Có khả năng chịu tải lớn, không gây ảnh hưởng đối với các công trình xung quanh, thích hợp xây chen ở các đô thị lớn, khắc phục được nhược điểm của cọc đóng khi thi công trong điều kiện này. Giá thành tương đối hợp lý. Công nghệ thi công không đòi hỏi kỹ thuật cao. Khuyết điểm: Cọc ép sử dụng lực ép tĩnh để ép cọc xuống đất do đó chỉ thi công được trong những loại đất như: sét mềm, sét pha cát. Đối với những loại đất như sét cứng, cát có chiều dày lớn thì không thể thi công được. Sức chịu tải của cọc cũng bị hạn chế do tiết diện cọc, chiều dài cọc không có khả năng mở rộng và phát triển ( do thiết bị thi công cọc ), do đó nếu số lượng tầng lớn hơn 12 tầng sẽ gặp không ít khó khăn II.MÓNG CỌC KHOAN NHỒI: Ưu điểm: Có khả năng chịu tải lớn, sức chịu tải của cọc khoan nhồi với đường kính lớn với chiều sâu lớn có thể đạt đến hàng nghìn tấn. Không gây ra ảnh hưởng chấn động đối với các công trình xung quanh, thích hợp xây chen ở các đô thi lớn khắc phục được nhược điểm của các loại cọc đóng khi thi công trong điều kiện này. Có khả năng mở rộng đường kính với chiều dài cọc đến mức độ tối đa. Hiện nay có thể sử dụng loại cọc khoan nhồi từ 60 cm đến 250 cm hoăc lớn hơn. Chiều sâu cọc khoan nhồi có thể hạ đến 100m. trong điều kiện thi công cho phép, có thể mở rộng đáy hoặc mở rộng bên thân cọc với các hình dạng khác nhau như các nước phát triển đang thử nghiệm. Lượng cốt thép trong cọc khoan nhồi thường ít so với cọc đóng ( đối với cọc đài thấp ). Có khả năng thi công cọc khi qua các lớp đất cứng nằm xen kẽ. Khuyết điểm: Giá thành cao so với cọc đóng và cọc ép. Theo tổng kết sơ bộ, đối với các công trình nhà cao tầng với số lượng tầng không lớn lắm ( dưới 12 tầng) kinh phí xây dựng nền móng thường lớn hơn 2 – 2,5 lần khi so sánh với cọc ép. Tuy nhiên, nêu số lượng tầng lớn hơn, tải trọng công trình lớn hơn, lúc đó giải pháp cọc khoan nhồi trở thành hợp lý. Công nghệ thi công cọc đòi hỏi kỹ thuật cao, để tránh hiện tượng phân tầng khi thi công đổ bê tông dưới nước có áp, có dòng thấm lớn hoặc đi qua các lớp đất yếu có chiều dày lớn ( các loại mùn, các loại các nhỏ, các bụi bão hòa nước ). Biện pháp kiểm tra chất lượng bê tông cọc thường phứt tạp gây nên tốn kém trong quá trình thực thi. Việc khối lượng bê tông thất thoát trong quá trình thi công do thành lỗ khoan không đảm bảo và dể bị sập cũng như nạo vét ở đáy lổ khoan trước khi đổ bê tông dể gây ảnh hưởng xấu đối với chất lượng thi công cọc. Ma sát thân cọc có phần giảm đi đáng kể so với cọc đóng và cọc ép do công nghệ thi công khoan tạo lỗ. BẢNG SO SÁNH KHỐI LƯỢNG Móng Cọc BTCT Móng cọc Khoan Nhồi Móng Bê Tông (m3) Cốt Thép (kg) Móng Bê Tông (m3) Cốt Thép (kg) Đài Cọc Đài Cọc Đài Cọc Đài Cọc M1 11.7 23.7 162 1873 M1 32 66.3 343 3261 ∑ 35.4 (m3) 2035 (kg) ∑ 98.3 (m3) 3604 (kg) M2 16.2 31.6 314 2498 M2 46.1 82.8 649 4076 ∑ 47.8(m3) 2813(kg) ∑ 129(m3) 4725(kg) M3 25 47.4 711 3746 M3 76.8 132.5 1329 6522 ∑ 72.4 (m3) 4457 (kg) ∑ 209.3 (m3) 7851 (kg) Nhận xét: Dựa vào bảng so sánh khối lượng và điều kiện thi công, ưu khuyết điểm của hai loại cọc ép và cọc khoan nhồi, ta chọn phương án cọc ép BTCT có nhiều ưu điểm, giá thành tương đối hợp lý, điều kiện thi công đơn giản, không đòi hỏi kỹ thuật cao, dể kiểm tra chất lượng thi công cọc.